轴向双分裂发电机变压器漏磁场及穿越短路阻抗计算与分析

由于轴向双分裂发电机变压器绕组结构复杂,其短路阻抗较难准确地计算。为此,以1台轴向双分裂发电机变压器为例,建立了漏磁场和等效电路模型,对其进行了3维和2维漏磁场分析。并采用漏磁链法和场路耦合方法进一步计算了不同工况下的穿越短路阻抗以及分裂支路电流分配问题,将计算结果与实验值进行对比分析。结果表明:对于短路阻抗的计算,采用场路耦合的3维有限元法比2维有限元法及漏磁链法更接近实验值,3维有限元法计算误差2%,而漏磁链法最大误差达到了7.2%;与漏磁链法相比,3维有限元法能够更精确地计算变压器的漏磁场以及分裂支路电流分配问题。对分裂变压器短路阻抗的计算研究为分裂变压器的合理设计提供了参考依据。     

变压器磁分路对阻抗、损耗及温升的影响

本文中笔者建立了变压器有限元计算分析模型,进行了磁场和短路阻抗计算,分析了磁分路对变压器漏磁场、短路阻抗、杂散损耗及结构件温升的影响,对变压器优化设计具有实用价值.     

高压自耦变压器的涡流损耗计算与屏蔽措施

为应对大型电力变压器漏磁场及杂散损耗问题,采用三维非线性涡流场有限元分析方法,以1台高压自耦变压器为研究对象,引入B-H曲线来描述非线性材料的磁特性,对变压器结构件进行了漏磁场及涡流损耗计算。采用屏蔽措施之前,油箱及夹件等结构件涡流损耗及涡流损耗密度较大,容易引起局部过热问题并且影响变压器正常运行。通过进一步分析,给出了油箱磁屏蔽、夹件L型磁屏蔽和肺叶式磁屏蔽等降低杂散损耗的措施,以及多种屏蔽形式对漏磁场及结构件涡流损耗的影响。结果表明对电力变压器油箱、夹件等结构件采取合理的磁屏蔽措施能够有效地降低杂散损耗并消除热点,不同屏蔽形式对其周围结构件涡流损耗及漏磁场具有不同影响。     

基于漏磁补偿的变压器结构件损耗与磁通分布研究

为研究电力变压器内部由导磁钢板和取向硅钢片组成的屏蔽构件在漏磁场激励下的电磁性能,提出并设计了基于漏磁补偿的试验模型,考察了不同磁屏蔽结构中的杂散损耗和磁通分布。通过试验研究和数值计算获得了电力变压器不同类型屏蔽结构中的杂散损耗和磁通密度分布情况,并进行了对比分析。提出了采用等效均匀化磁导率、电导率处理方法计算电力变压器磁屏蔽构件杂散损耗的实用措施。在不同激励条件下,测量得到的损耗结果和仿真结果具有很好的一致性,说明了提出的结构件杂散损耗试验研究和仿真分析方法的有效性。试验和仿真结果同时表明:在相同的漏磁通激励条件下,立式磁屏蔽相对平式磁屏蔽的损耗值更低,以磁屏蔽中心工作磁通密度1.5 T为例,立式磁屏蔽的损耗约为平式磁屏蔽损耗的20%左右。     

高压自耦变压器肺叶磁屏蔽特性的数值计算与分析

针对一种新型的器身磁屏蔽——肺叶磁屏蔽自身以及其在变压器中的设计问题,以一台容量为334MV?A、带有肺叶磁屏蔽的单相自耦变压器为研究对象,首先应用三维频域非线性有限元法分析了肺叶磁屏蔽对变压器结构件、绕组区域漏磁场以及杂散损耗的影响;然后,以漏磁场分析以及杂散损耗计算为手段,以变压器油箱、夹件、拉板、油箱屏蔽以及肺叶磁屏蔽的磁感应强度(或损耗密度)作为观测目标,研究肺叶磁屏蔽安装位置以及尺寸对变压器漏磁场的影响,并通过负载损耗试验将有限元计算所得结果与实验值进行对比,验证分析的有效性;最后,针对肺叶磁屏蔽自身可能出现的局部过热问题,设计三种不同的肺叶磁屏蔽油路结构,基于有限体积法对比分析不同油路结构下肺叶磁屏蔽的油流、温升特性。对肺叶磁屏蔽特性的系统分析可为其设计以及其在变压器中的设计提供指导,具有重要工程意义。     

150MVA/220kV高阻抗变压器漏磁场分析

利用漏磁场有限元软件对150MVA/220kV高阻抗变压器进行计算,并分别就短路阻抗、绕组涡流损耗、结构件杂散损耗和短路电动力进行分析.     

HVDC中电力变压器直流偏磁屏蔽效应研究

为了研究高压直流输电系统(HVDC)中电力变压器发生直流偏磁状况时,由导磁钢板和取向硅钢片组成的屏蔽构件在漏磁场激励下的电磁性能,本文提出并建立了基于漏磁补偿的实验模型进行了详细地实验研究和仿真分析。重点考察不同直流偏磁激励下变压器磁屏蔽结构中的杂散损耗和磁通分布,研究交流激励源和直流激励源之间的交叉作用对屏蔽构件损耗特性的影响。通过详细的模型实验分别获得了电力变压器磁屏蔽构件在标准的正弦激励作用和不同直流偏置磁场强度作用时的损耗和磁通分布情况并进行了对比分析。提出采用等效均匀化磁导率、电导率处理方法计算电力变压器磁屏蔽构件杂散损耗的工程实用措施。不同直流偏磁激励条件下模型杂散损耗的计算结果和测量结果具有较好的一致性,所得结果和结论有助于通过优化设计来提高电力变压器磁屏蔽的性能指标。     

基于P21~C-M1模型交直流混合激励下杂散损耗的研究

本文针对电力变压器漏磁场引起的杂散损耗问题,基于TEAM PROBLEM21基准族中的P21~C-M1实验模型,考察了交直流混合激励条件下,导磁钢板及取向电工钢叠片内的磁通分布及杂散损耗。通过计算杂散损耗的传统方法,从交直流混合激励和交流单独激励下的负载总损耗中分别分离出磁屏蔽的杂散损耗值,从而得到直流分量对磁屏蔽损耗的影响规律,即直流电流分量引起了磁屏蔽杂散损耗的增加。通过精细建模仿真计算出磁屏蔽的杂散损耗,与测量结果进行对比,验证了本文方法的有效性与正确性。     

电力变压器漏磁场和短路阻抗计算

建立了双绕组有载调压电力变压器三维漏磁场和等效电路模型,采用场-路耦合方法对其漏磁场和短路阻抗进行了仿真计算.     

大型整流变压器绕组电流分布及性能参数的仿真研究

应用有限元场-路耦合法对大型整流变压器绕组电流分布进行了计算与分析,在此基础上为大型整流变压器绕组漏磁场、短路阻抗及短路电磁力等性能参数的计算提供了一种分析方法。     

变压器油箱涡流损耗的三维有限元分析

大型电力变压器中油箱涡流损耗占其杂散损耗绝大部分,易使变压器产生局部过热,烧损变压器。因此,为了有效降低油箱涡流损耗,提出采用ANSYS软件三维有限元法对变压器进行仿真计算,以求得到其油箱漏磁和涡流损耗分布及大小,然后采取相应的防控措施,即在变压器加入磁屏蔽。经仿真计算分析,在变压器加入磁屏蔽有利于降低油箱中的漏磁密度、减小损耗,同时也说明采用该方法计算损耗准确、可行。     

基于场路耦合法的高阻抗变压器设计与计算分析

针对短路电流过大引起的变压器损坏问题,文中基于一台220 kV三相三绕组有载调压变压器产品,提出了3种提高中—低压侧绕组短路阻抗的设计方案。首先,通过拆分中压绕组、调压绕组中置、高压绕组内置的方法增大中低绕组间的漏磁空道,实现了3种不同绕组结构的高阻抗变压器设计;然后,应用基于场路耦合的有限元法和漏磁阻法分别对不同设计方案的短路阻抗进行计算分析,得出将高压绕组内置的方案对提高短路阻抗最明显,提高了124.56%。同时,通过两种方法计算结果对比验证了计算的正确性;最后,对不同设计方案引起的油箱及夹件的涡流损耗及损耗密度分布进行计算,研究在实现变压器高阻抗过程中对结构件损耗产生的影响。文中对今后高阻抗变压器的设计提供了一些思路。     

基于能量摄动法的变压器短路阻抗有限元计算

变压器短路电抗的计算方法中,基于二维有限元的漏磁场模型不能反映实际的变压器结构,鉴于此,本文采用了三维有限元模型,考虑了变压器铁心材料非线性,并根据变压器结构在几何上的对称性,在分析三维漏磁场时取1/4建立有限元模型.磁场后处理中,采用能量摄动法计算了变压器的短路阻抗,短路阻抗计算值与实验数据进行了比较,结果令人满意.     

变压器油箱磁屏蔽布置方式优化

为了降低油箱的涡流损耗及防止局部过热,通常对变压器漏磁场采取屏蔽措施,屏蔽方式有两种,一种是用高导磁材料对油箱壁进行屏蔽,称之为磁屏蔽;另一种是用高导电材料对油箱壁进行屏蔽,称之为电屏蔽。对变压器油箱磁屏蔽不同布置方式导致的杂散损耗大小做对比分析,并得出优化布置方式。     

“磁场-电路”耦合法计算变压器短路阻抗

为提高短路阻抗计算精度,采用“磁场—电路”耦合法建立了电力变压器2D轴对称磁场有限元模型以方便得到输入、输出间的对应关系。原边采用载压线圈,选择矢量磁位和线圈电流为自由度;副边与负载相连,选择矢量磁位、线圈电流、感应电动势和端电压为自由度;空气或油介质区域仅选择矢量磁位为自由度。在分析漏磁场的基础上,调节负载使变压器运行于空载、额定及短路状态并在短路时,由线圈中流过电流和额定电流计算变压器的阻抗电压和短路阻抗。对3种结构电缆绕组变压器的计算表明,该耦合法计算精度高、使用方便,为变压器及其它电力设备电磁场的仿真提供了一条途径。     

三相三柱变压器零序阻抗的场路耦合计算与分析

变压器的零序阻抗是电力系统进行短路电流计算和继电保护整定的重要参数.对于变压器零序阻抗的计算,磁路法无法考虑外壳的弱磁作用,而单独的有限元方法又存在激励加载的困难.本文以YN联结的三相三柱电力变压器为研究对象,基于场路耦合的方法建立了变压器零序阻抗的有限元模型和统一的场路耦合数学模型,在此基础上分别计算了二次开路、短路情况时的一、二次绕组电流以及一次的零序阻抗,并对零序磁场的分布特点进行了深入研究,零序阻抗的计算与试验结果一致,验证了本文方法的正确性;同时,计算结果还表明:变压器油箱对主零序磁通有弱磁效果,当二次开路时,油箱的弱磁效果明显,而二次短路时的零序阻抗几乎不受油箱弱磁的影响.     

超高压双器身结构的变压器设计与电磁分析

由于超高压变压器采用独立调压结构(分为主体变压器和调压变压器),此结构变压器占地面积大,安装、调试和维修工作复杂。因此,提出一种新型器身结构,为双器身共箱式结构,即主体变压器和调压变压器设计在同一油箱内,可使占地面积大大减小,并降低了安装、调试和维修工作的难度。首先利用三维有限元分析方法,结合超高压双器身变压器的磁路特点,建立"磁场-电路"耦合数学模型,计算分析该产品漏磁场,并对金属结构件磁密、损耗进行计算和分析。同时,采用能量法对产品短路阻抗进行求解,最后通过实验值定量地分析此结构对短路阻抗的影响。结果表明:采用调压变压器新结构后,油箱磁密幅值降低了0.01 T;夹件磁密幅值降低了4.16%;夹件损耗降低了8.1%,短路阻抗略有增加,增加的最大幅值为2.56%,并通过与实验数据的对比得到计算误差2%,验证了计算的有效性。通过计算与分析表明,新结构与原结构的产品特性变化不大,新结构符合生产技术要求。     

交直流混合激励下变压器用叠片式磁构件杂散损耗问题的数值模拟及实验验证

基于TEAM-P21c基准模型深入研究交直流混合激励下变压器中叠片式磁构件杂散损耗的数值模拟及实验验证方法.考虑空载、负载条件下线圈损耗的差异,提出一种基于实验确定结构件杂散损耗的改进方法.搭建硅钢叠片磁特性、损耗特性测量系统,提出可考虑偏置磁场影响的铁损模型,并用于计算三维漏磁场激励下的叠片式磁构件的杂散损耗.通过磁场、损耗的仿真与实验结果对比,验证了该文方法的有效性.最终基于仿真及测量结果,分析了直流偏置磁场对杂散损耗的影响,得到了交直流混合激励下导磁构件中附加损耗的分布及其对杂散损耗的影响.     

电力变压器结构件损耗研究

文中首先介绍电力变压器漏磁场与涡流损耗问题研究计算的国内外研究状况,并论述了电力变压器金属构件上产生的漏磁问题及损耗问题的意义及目的。同时,针对文中在计算过程中遇到的难题给出相应的解决方法以及简化计算的相应实际假设。文中应用Comsol软件建立了大型电力变压器的数学模型及实际三维变压器有限元模型,并对大容量变压器的三维漏磁场进行了准确地计算,并提出一种基于双标量磁位的表面阻抗法,利用此方法分析计算了电力变压器的结构件如:拉板、夹件,油箱等这些部件上的漏磁以及涡流损耗大小和分布。并将仿真结果和理论值相比较,验证了这种基于双标量磁位的表面阻抗法在分析大型电力变压器的涡流损耗的真实有效性及分析计算结果的准确性。然后文中进一步将此方法用到一台容量为6300 kVA的大型电力变压器的漏磁场及涡流损耗分析计算中,分析其金属构件上的漏磁场及涡流损耗。     

基于组合式场路耦合法的多绕组变压器建模与阻抗参数设计

为解决低励磁阻抗多绕组变压器建模、多绕组变压器复合短路阻抗及多并联支路间电流分配计算的问题,基于组合式场路耦合分析,给出一种高效、通用的多绕组变压器建模和阻抗参数设计方法。根据初步设计的变压器结构,采用磁场能量法,二次开发出基于ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)的三维静态磁场专用分析程序,计算出多绕组电感矩阵,并以此为依据构建多绕组变压器的线性仿真模型,进行相关仿真研究。通过仿真结果反馈的信息适当修改变压器结构以满足要求。实验结果表明,所提方法能够准确计算出多并联支路间电流分配,各种短路工况下复合短路阻抗计算结果可满足工程实践的需要。